La materia circula desde el mundo vivo (organismos fotosintéticos, consumidores y descomponedores) hacia el ambiente y de regreso, tal circulación constituye los ciclos biogeoquímicos. Debemos ver al planeta Tierra como un sistema cerrado en el que no entra ni sale materia (ley de la conservación de la materia, ésta no se destruye, sólo se transforma). Las sustancias utilizadas por los organismos no pueden “perderse”, aunque pueden llegar a sitios en que resultan inaccesibles para los organismos por un largo periodo. Casi siempre la materia se reutiliza y recircula varias veces, tanto dentro de los ecosistemas como entre ellos. En síntesis, los ciclos biogeoquímicos reciben este nombre debido al movimiento cíclico de los elementos que forman la biota (lo vivo), el ambiente geológico y porque en estos procesos ocurren cambios químicos.

Los ciclos biogeoquímicos pueden ser de tres clases:

- Gaseosos: En los que la atmósfera actúa como colector o depósito de los nutrientes. Ejemplo: ciclo del nitrógeno y ciclo del oxígeno. Se caracterizan por el reciclamiento acelerado.

- Sedimentarios: En los que los nutrientes se depositan en rocas sedimentarias. Se caracterizan por el reciclamiento lento. Ejemplo, ciclo del fósforo y ciclo del azufre.

- Hidrológico: Ciclo en el que el agua pasa por sus diferentes estados; sólido, líquido y gaseoso.


Ciclo del nitrógeno

El nitrógeno es crucial para todos los organismos porque es parte esencial de las moléculas de proteínas, ácidos nucleicos y clorofila. En la atmósfera terrestre, el 78% es de nitrógeno gaseoso (N2). Por ello parecería imposible una deficiencia de este elemento. Sin embargo, el nitrógeno molecular es tan estable que no se combina con facilidad con otros elementos. El N2 debe ser transformado para que haga parte de los organismos. La reacción química que separa el nitrógeno molecular y combina átomos resultantes con oxígeno e hidrógeno requiere mucha energía.

Etapas del ciclo del nitrógeno

- Fijación del nitrógeno: Proceso biológico y químico donde se convierte nitrógeno gaseoso en amoníaco, una forma importante de nitrógeno para las plantas. Esta fijación la realizan bacterias llamadas fijadoras presentes en el suelo y ambientes acuáticos como cianobacterias las cuales rompen el N2 usando la enzima nitrogenasa. La fijación también se lleva a cabo mediante la vulcanización, descargas eléctricas, por combustión y medios industriales (procesos que aportan suficiente energía).

La fijación biológica la realizan tres grupos de microorganismos diazotrofos:

Bacterias gramnegativas de vida libre en el suelo, de géneros como Azotobacter, Klebsiella o el fotosintetizador Rhodospirillum, una bacteria purpúrea.

Bacterias simbióticas de algunas plantas, en las que viven de manera generalmente endosimbiótica en nódulos, principalmente localizados en las raíces. Hay multitud de especies encuadradas en el género Rhizobium, que guardan una relación muy específica con el hospedador, de manera que cada especie alberga la suya.

Cianobacterias de vida libre o simbiótica. Las cianobacterias de vida libre son muy abundantes en el plancton marino y son los principales fijadores en el mar.

- Nitrificación: Conversión de amoníaco (NH3) en nitrato (NO3-), una forma importante también usada por las plantas. Es llevado a cabo por bacterias nitrificantes del suelo del género Nitrobacter. Las bacterias responsables de la conversión de amoníaco (NH3) en nitrito (NO2-), son las bacterias nitrificantes del género Nitrosomas, Nitrococcus.

- Asimilación: Conversión de nitratos o amoníaco (que las raíces de las plantas absorben) en proteínas, clorofila y otros compuestos nitrogenados por las plantas. La conversión de proteínas vegetales en proteínas animales también se considera asimilación (la cual sucede cuando los consumidores comen tejidos de las plantas).

- Amonificación: Conversión de nitrógeno orgánico en amoníaco. Comienza con la producción de desechos nitrogenados (como la urea de la orina) y ácido úrico (en las excretas de aves). Las bacterias que realizan este proceso están en el suelo y ambientes acuáticos y se llaman bacterias amonificantes.

- Desnitrificación: Conversión del nitrato (NO3-) en nitrógeno gaseoso. Lo realizan las bacterias desnitrificantes las cuales son anaerobias por lo que viven y prosperan en ambientes con poco o nada de oxígeno.

Actividades humanas que afectan el ciclo del nitrógeno

El ser humano afecta el ciclo del nitrógeno al producir grandes cantidades de fertilizantes nitrogenados, tanto amoníaco como nitrato, a partir de nitrógeno gaseoso. Si bien la producción y uso de fertilizantes no son perjudiciales, el abuso de fertilizantes puede causar problemas en la calidad del agua. La cantidad de nitrato y amoníaco en ecosistemas acuáticos es limitada y si llegan fertilizantes limita la proliferación de fitoplancton y aumenta el crecimiento de algas las que al morir contaminan y así mueren otros organismos.

Observa con atención este video, así comprenderás con mayor facilidad este ciclo.

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